CN103362437A - 一种门架式岩心钻机 - Google Patents

Abstract

一种门架式岩心钻机，包括底座和岩心钻机本体，岩心钻机本体包括机座，在机座的前部设有孔口座，在孔口座的两侧设有门架立柱，在门架立柱的后方中间设有传动轴，在传动轴的下端设有回转器，在回转器与分动箱箱体之间的对接面上部设有铰接轴，在回转器与分动箱箱体之间的对接面下部设有锁紧机构，在两个门架立柱的内部均安装有动力头的升降油缸，在升降油缸缸体的下部装有动力头固定座，在门架立柱的顶端设有油缸导向机构；在动力头箱体的左右两侧分别设有与门架立柱配合的动力头导向机构。本发明操作简单，造价低廉，既实现了液压岩心钻机的钻进长行程的优势，又具备了立轴式岩心钻机的机械传动，保证了设备的性能稳定性，提高了钻探效率。

Description

一种门架式岩心钻机

技术领域

 本发明涉及一种工程地质勘探设备，特别是一种门架式岩心钻机。

背景技术

从2006年开始，国务院颁布“关于加强地质工作的决定”以来。我国矿业迅速复苏，地质岩心钻探快速增长，矿产勘查的投入也相应持续增加。随着社会的进步和发展，市场的需求也变化多样，所以技术开发需要不断的创新，才能满足不断发展变化的市场需求。综观钻探市场，琳琅满目的不同形式的岩心勘探钻机。无非是两大类型，其一，是立轴式岩心钻机，性能稳定，操作简单，缺点是钻进行程小，即动力头钻进的一个回程距离，无法满足一根绳索取芯钻杆的长度；其二，是近些年发展起来的全液压动力头式岩心钻机，在勘探市场上也占有一定的份额。全液压动力头式岩心钻机的最大优势是钻进行程长。即动力头钻进的一个回程距离，可满足一根绳索取心钻杆的长度。相对于立轴式岩心钻机的钻进行程而言，行程增大了三倍左右，单从这一点上讲，大大提高了钻机的钻进效率。其缺点是：1.制造成本较高，价格相对昂贵，售价是相同规格，接近配置的立轴式岩心钻机售价的好多倍。尤其，进口全液压动力头式岩心钻机的价格更是贵的惊人。它的价格是立轴式岩心钻机价格两位数的倍数。这种价格，国内多数探队伍难以承受；2.功率损失大，油耗大。由于全液压动力头式岩心钻机的传扭，是靠柴油机带动油泵，由油泵输出端的高压油带动马达传到动力头来传扭，这样，由机械能转换为液压能，再由液压能转换为机械能的过程，损失了一些功率，再加上动力头自身的速比较小，传到钻机负载端的扭矩，要达到一定钻深规格所需的扭矩，就得将柴油机功率加大。我们拿相同规格钻进能力（指负载端的扭矩）的立轴式和全液压动力头式的岩心钻机作比较，立轴式岩心钻机的传扭，是柴油机直接通过离合器带动变速箱减速、分动箱减速和回转器减速，经多级减速传到钻机的负载，整个系统是齿轮传动，相对功率损失较小，系统减速比大，负载端扭矩较大，相近规格的全液压动力头式岩心钻机和立轴式岩心钻机作比较，全液压动力头式所配的动力功率，是立轴式岩心钻机所配的动力功率的两倍之多，动力投资和动力耗能成本均较高；3.卷扬机下绳速度慢，全液压岩心钻机的卷扬机，是液压驱动的，在下钻操作时，不具备钻具下钻时的自由落体运动的能力，相对下钻速度较慢，而立轴式岩心钻机的卷扬机，下钻时由于具备自由落体运动的能力，下钻速度较快，可控性又强。所以现在市场上急需一种既能实现全液压岩心钻机长行程钻进能力，又能实现立轴式岩心钻机机械传动，可提高勘探钻进效率的岩心钻机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种既能实现全液压钻心钻机长行程钻进，又具备立轴式岩心钻机机械传动，可降低成本，提高设备钻进效率的门架式岩心钻机。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种门架式岩心钻机，包括底座和岩心钻机本体，岩心钻机本体滑动的装在底座的滑道上，所述岩心钻机本体包括机座，在机座上设有动力总成，动力总成经离合变速箱、万向传动系统与分动箱相接，在万向传动系统的上方设有与分动箱相接的卷扬机总成，其特点是：在机座的前部设有孔口座，在孔口座的左右两侧对称设有两个竖向设置的门架立柱，门架立柱的下端与孔口座通过销轴铰接，两个门架立柱的上部通过连接梁相接，在门架立柱的后方中间设有与门架立柱平行设置的传动轴，传动轴的上端通过翼臂架分别与两个门架立柱相接，在传动轴的下端设有与分动箱对接的回转器，在回转器内设有套装在传动轴下端部的大锥齿轮，在分动箱的输出轴上设有与上述大锥齿轮啮合的小锥齿轮，在回转器与分动箱箱体之间的对接面上部设有横向设置的铰接轴，在回转器与分动箱箱体之间的对接面下部设有锁紧机构，回转器的两侧通过臂架体与两个门架立柱相接，在臂架体与孔口座之间装有起架油缸；在两个门架立柱的内部均安装有动力头的升降油缸，升降油缸的活塞杆朝下设置，升降油缸的活塞杆下端设有与门架立柱的底部连接的连接座，在升降油缸缸体的下部装有动力头固定座，在门架立柱的顶端设有与升降油缸缸体配合的油缸导向机构；所述升降油缸的活塞杆由内管和外管构成，内管与升降油缸的无杆腔相通，在内管与外管之间设置为与有杆腔相通的进油通道，在活塞杆与门架立柱相接的连接座上设有液压油接口Ⅰ、Ⅱ，液压油接口Ⅰ与内管相通，液压油接口Ⅱ与内外管之间的进油通道相通，在动力头的箱体内设有与传动轴配合的传动套，在传动套上装有导管齿轮，导管齿轮通过中间传动齿轮与动力头的大齿轮相接，在动力头箱体的左右两侧分别设有与门架立柱配合的动力头导向机构，运输时，打开锁紧机构，同时取下门架立柱的下端与孔口座之间的销轴，在起架油缸作用下，回转器与分动箱分开，两门架立柱、动力头以及回转器沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴向后翻转；需要钻进时，在起架油缸的作用下，两门架立柱、动力头以及回转器沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴向前翻转，回转器与分动箱对接，通过锁紧机构将回转器与分动箱锁紧，同时插上门架立柱的下端与孔口座之间的销轴。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述油缸导向机构为装在门架立柱顶端的与升降油缸缸体配合的两个导向滚轮。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述锁紧机构为铰接在回转器上的锁紧螺栓，在锁紧螺栓上设有锁紧螺母，分动箱上设有与锁紧螺栓配合的锁紧卡口。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述动力头导向机构包括设置在动力头两侧的固定箱板，在固定箱板上设有沿着门架立柱前后两个侧面设置的至少一组滚轮，滚轮的转轴与固定箱板之间设有调整滚轮与门架立柱之间间隙的调节装置。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述调节装置包括在固定箱板上设置的安装滚轮转轴的调节长孔，在固定箱板上设有与滚轮的转轴垂直设置的调节螺栓。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述两个升降油缸共用一个液压锁。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在机座的后部设有运输时支撑门架立柱的支撑架。

与现有技术相比，本发明利用安装在岩心钻机本体机座上的动力总成、离合变速箱、万向传动系统、分动箱、回转器和动力头，使门架式岩心钻机具备了立轴式岩心钻机的机械传动，满足了使用的参数性能，方便了操作，保证了钻机的性能稳定性和可靠性，降低了设备的造价成本；利用安装在门架立柱内部的动力头的升降油缸，可实现设备钻进的长行程优势；利用动力头固定座将动力头安装在升降油缸缸体的下部，并且将回转器通过臂架体与两个门架立柱相接，使得两个门架立柱、动力头以及回转器可沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴翻转，在设备运输时，可降低设备的运输高度，满足运输状态的要求；利用设置在动力头箱体的左右两侧与门架立柱配合的动力头导向机构，避免了动力头的工作磨损，同时，保证了动力头钻进时的稳定性，提高了设备的钻探效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为动力头提升装置结构示意图；

图4为图3的右视图；

图5为回转器结构示意图；

图6为图5的左视图；

图7动力头结构示意图；

图8为图7的俯视图。

具体实施方式

一种门架式岩心钻机，包括底座3和岩心钻机本体，岩心钻机本体滑动的装在底座3的滑道上，所述岩心钻机本体包括机座2，在机座2上设有动力总成5，动力总成5经离合变速箱6、万向传动系统8与分动箱9相接，在万向传动系统8的上方设有与分动箱9相接的卷扬机总成7，在机座2的前部设有孔口座1，在孔口座1的左右两侧对称设有两个竖向设置的门架立柱13，门架立柱13的下端与孔口座1通过销轴铰接，两个门架立柱13的上部通过连接梁14相接，在门架立柱13的后方中间设有与门架立柱13平行设置的传动轴11，传动轴11的上端通过翼臂架20分别与两个门架立柱13相接，在传动轴11的下端设有与分动箱9对接的回转器10，在回转器10内设有套装在传动轴11下端部的大锥齿轮，在分动箱9的输出轴上设有与上述大锥齿轮啮合的小锥齿轮，在回转器10与分动箱箱体之间的对接面上部设有横向设置的铰接轴18，在回转器10与分动箱箱体之间的对接面下部设有锁紧机构21，回转器10的两侧通过臂架体17与两个门架立柱13相接，在臂架体17与孔口座1之间装有起架油缸16；在两个门架立柱13的内部均安装有动力头的升降油缸25，升降油缸25的活塞杆朝下设置，升降油缸25的活塞杆下端设有与门架立柱13的底部连接的连接座，在升降油缸缸体的下部装有动力头固定座19，在门架立柱13的顶端设有与升降油缸缸体配合的油缸导向机构15；所述升降油缸的活塞杆由内管和外管构成，内管与升降油缸的无杆腔相通，在内管与外管之间设置为与有杆腔相通的进油通道，在活塞杆与门架立柱相接的连接座上设有液压油接口Ⅰ、Ⅱ，液压油接口Ⅰ与内管相通，液压油接口Ⅱ与内外管之间的进油通道相通，在动力头12的箱体内设有与传动轴11配合的传动套，在传动套上装有导管齿轮，导管齿轮通过中间传动齿轮与动力头的大齿轮相接，在动力头箱体的左右两侧分别设有与门架立柱13配合的动力头导向机构，运输时，打开锁紧机构，同时取下门架立柱的下端与孔口座1之间的销轴，在起架油缸16作用下，回转器10与分动箱9分开，两门架立柱13、动力头12以及回转器10沿着回转器10与分动箱箱体上部的铰接轴向后翻转；需要钻进时，在起架油缸16的作用下，两门架立柱13、动力头12以及回转器10沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴18向前翻转，回转器与分动箱对接，通过锁紧机构21将回转器与分动箱锁紧，同时插上门架立柱13的下端与孔口座1之间的销轴。本发明既实现了全液压动力头岩心钻机的钻进大行程优势，又继承了立轴式岩心钻机性能可靠的机械式传扭方式、卷扬机总成下钻具备自由落体，速度快的优势，汇集了两大类型钻机的共同优势。同时，还降低了制造的成本，是钻探设备技术进步的依次大跨越性发展。

所述油缸导向机构15为装在门架立柱13顶端的与升降油缸缸体配合的两个导向滚轮。所述油缸导向机构15是控制升降油缸缸体移动行程是否稳定工作的必要保证。所述的传动轴上翼臂架20与连接梁14形成稳定的三角结构，保证了动力头移动钻进的稳定性。所述液压油接口Ⅰ与内管相通，使液压油进入升降油缸的无杆腔作为减压钻进，液压油接口Ⅱ与内外管之间的进油通道相通，使液压油进入升降油缸的有杆腔作为加压钻进。

所述锁紧机构21为铰接在回转器上的锁紧螺栓，在锁紧螺栓上设有锁紧螺母，分动箱上设有与锁紧螺栓配合的锁紧卡口。所述锁紧机构21设有2个且分别对称设置在回转器10与分动箱箱体之间对接面两侧的下部。在工作状态时，回转器与分动箱的箱体对接，分动箱内的小锥齿轮和大锥齿轮啮合后，通过锁紧机构21锁紧；在运输状态时，大锥齿轮与小锥齿轮分离，回转器向后翻转90°，为了防止被灰尘等的污染，设有伸缩球形防尘罩的保护。

所述动力头导向机构包括设置在动力头两侧的固定箱板，在固定箱板上设有沿着门架立柱前后两个侧面设置的至少一组滚轮23，滚轮23的转轴与固定箱板之间设有调整滚轮与门架立柱之间间隙的调节装置24；所述调节装置24包括在固定箱板上设置的安装滚轮转轴的调节长孔，在固定箱板上设有与滚轮的转轴垂直设置的调节螺栓。所述滚轮设有两组，动力头12的两侧一共安装有八个滚轮。利用调节装置24使得滚轮作无间隙的滚动运动，所述动力头箱体为油润滑，而与动力头输出轴同轴设置的液压卡盘机构22为脂润滑。

所述两个升降油缸25共用一个液压锁。保证两个升降油缸25在工作时的运动状态同步。为了保证升降油缸缸体的平行度，所以买两个门架立柱与升降油缸的中心距离应尽量作到等高。

在机座2的后部设有运输时支撑门架立柱13的支撑架4。在设备运输时，打开锁紧机构21，同时取下门架立柱13的下端与孔口座之间的销轴，在起架油缸16作用下，回转器10与分动箱分开，两门架立柱13、动力头以及回转器沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴向后翻转，利用支撑架4支撑门架立柱13，保证设备的运输高度，满足了运输的状态。

Claims (7)

1.一种门架式岩心钻机，包括底座和岩心钻机本体，岩心钻机本体滑动的装在底座的滑道上，所述岩心钻机本体包括机座，在机座上设有动力总成，动力总成经离合变速箱、万向传动系统与分动箱相接，在万向传动系统的上方设有与分动箱相接的卷扬机总成，其特征在于：在机座的前部设有孔口座，在孔口座的左右两侧对称设有两个竖向设置的门架立柱，门架立柱的下端与孔口座通过销轴铰接，两个门架立柱的上部通过连接梁相接，在门架立柱的后方中间设有与门架立柱平行设置的传动轴，传动轴的上端通过翼臂架分别与两个门架立柱相接，在传动轴的下端设有与分动箱对接的回转器，在回转器内设有套装在传动轴下端部的大锥齿轮，在分动箱的输出轴上设有与上述大锥齿轮啮合的小锥齿轮，在回转器与分动箱箱体之间的对接面上部设有横向设置的铰接轴，在回转器与分动箱箱体之间的对接面下部设有锁紧机构，回转器的两侧通过臂架体与两个门架立柱相接，在臂架体与孔口座之间装有起架油缸；在两个门架立柱的内部均安装有动力头的升降油缸，升降油缸的活塞杆朝下设置，升降油缸的活塞杆下端设有与门架立柱的底部连接的连接座，在升降油缸缸体的下部装有动力头固定座，在门架立柱的顶端设有与升降油缸缸体配合的油缸导向机构；所述升降油缸的活塞杆由内管和外管构成，内管与升降油缸的无杆腔相通，在内管与外管之间设置为与有杆腔相通的进油通道，在活塞杆与门架立柱相接的连接座上设有液压油接口Ⅰ、Ⅱ，液压油接口Ⅰ与内管相通，液压油接口Ⅱ与内外管之间的进油通道相通，在动力头的箱体内设有与传动轴配合的传动套，在传动套上装有导管齿轮，导管齿轮通过中间传动齿轮与动力头的大齿轮相接，在动力头箱体的左右两侧分别设有与门架立柱配合的动力头导向机构，

运输时，打开锁紧机构，同时取下门架立柱的下端与孔口座之间的销轴，在起架油缸作用下，回转器与分动箱分开，两门架立柱、动力头以及回转器沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴向后翻转；需要钻进时，在起架油缸的作用下，两门架立柱、动力头以及回转器沿着回转器与分动箱箱体上部的铰接轴向前翻转，回转器与分动箱对接，通过锁紧机构将回转器与分动箱锁紧，同时插上门架立柱的下端与孔口座之间的销轴。

2.根据权利要求1所述的门架式岩心钻机，其特征在于：所述油缸导向机构为装在门架立柱顶端的与升降油缸缸体配合的两个导向滚轮。

3.根据权利要求1所述的门架式岩心钻机，其特征在于：所述锁紧机构为铰接在回转器上的锁紧螺栓，在锁紧螺栓上设有锁紧螺母，分动箱上设有与锁紧螺栓配合的锁紧卡口。

4.根据权利要求1所述的门架式岩心钻机，其特征在于：所述动力头导向机构包括设置在动力头两侧的固定箱板，在固定箱板上设有沿着门架立柱前后两个侧面设置的至少一组滚轮，滚轮的转轴与固定箱板之间设有调整滚轮与门架立柱之间间隙的调节装置。

5.根据权利要求4所述的门架式岩心钻机，其特征在于：所述调节装置包括在固定箱板上设置的安装滚轮转轴的调节长孔，在固定箱板上设有与滚轮的转轴垂直设置的调节螺栓。

6.根据权利要求1所述的门架式岩心钻机，其特征在于：所述两个升降油缸共用一个液压锁。

7.根据权利要求1所述的门架式岩心钻机，其特征在于：在机座的后部设有运输时支撑门架立柱的支撑架。

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